(57)【要約】【課題】  ベース・コレクタ間容量及びベースコンタクト抵抗を共に減少させて、高周波特性等の特性の向上を図ることができる、ヘテロ接合型半導体装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】少なくともコレクタ層３とベース層４とエミッタ層５とからなる積層体を有するヘテロ接合型バイポーラトランジスタ２４ａであって、エミッタキャップ層６、エミッタ層５及びコレクタ層３がアンダーカット形状をなし、各アンダーカット部に有機絶縁膜９Ａ、９Ｂが充填されていると共に、エミッタ電極７に対して自己整合的に形成されたベース層４の側面から上面の一部にかけてベース電極１２が全方向蒸着後のリフトオフによって形成されている、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ２４ａ。【選択図】          図１
2006344884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともコレクタ層とベース層とエミッタ層とからなる積層体を有するヘテロ接合型半導体装置において、前記ベース層の少なくとも側面にベース電極が形成されていることを特徴とする、ヘテロ接合型半導体装置。
【請求項２】
前記ベース層がエミッタ電極と同一パターン及びサイズに自己整合的に形成されている、請求項１に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項３】
エミッタ電極の直下のエミッタキャップ層及び前記エミッタ層が前記エミッタ電極に対してアンダーカット形状をなし、前記ベース層の直下の前記コレクタ層が前記ベース層に対してアンダーカット形状をなし、それぞれのアンダーカット部分に絶縁物が充填されている、請求項１に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項４】
コレクタ電極の直下のサブコレクタ層及び前記コレクタ層が前記コレクタ電極に対してアンダーカット形状をなし、前記ベース層の直下の前記エミッタ層が前記ベース層に対してアンダーカット形状をなし、それぞれのアンダーカット部分に絶縁物が充填されている、請求項１に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁物が有機系絶縁膜からなる、請求項３又は４に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁物の周辺に前記エミッタ電極側の前記ベース層の表面が部分的に露出し、この露出面から前記側面にかけて前記ベース電極が形成されている、請求項３又は４に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁物に接して前記ベース電極が形成され、かつこのベース電極が前記絶縁物上でベース電極取り出し部にまで延設されている、請求項３又は４に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項８】
少なくとも前記積層体の構成層がインジウムリンに格子整合する半導体で構成される、請求項１に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項９】
前記エミッタ層又は前記コレクタ層の辺の方位が、＜０１０＞方向と等価な方向と平行である、請求項１に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項１０】
前記積層体がエミッタレッジ構造をなしている、請求項１に記載のヘテロ接合型半導体装置。
【請求項１１】
少なくともコレクタ層とベース層とエミッタ層とからなる積層体を有するヘテロ接合  型バイポーラ半導体装置の製造方法において、
少なくともコレクタ層構成材料層とベース層構成材料層とエミッタ層構成材料層とを  積層する工程と、
前記ベース層構成材料層を加工して前記ベース層を形成する工程と、
前記ベース層の少なくとも側面にベース電極を形成する工程と
を有することを特徴とする、ヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ベース層の隣接層をアンダーカット形状に加工し、このアンダーカット部に絶縁物を充填する、請求項１１に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ベース層をエミッタ電極と同一パターン及びサイズに自己整合的に形成する、請求項１１に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
エミッタ電極の直下のエミッタキャップ層及び前記エミッタ層を前記エミッタ電極に対してアンダーカット形状に加工し、前記ベース層の直下の前記コレクタ層を前記ベース層に対してアンダーカット形状に加工し、それぞれのアンダーカット部に前記絶縁物を充填する、請求項１２に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
コレクタ電極の直下のサブコレクタ層及び前記コレクタ層を前記コレクタ電極に対してアンダーカット形状に加工し、前記ベース層の直下の前記エミッタ層を前記ベース層に対してアンダーカット形状に加工し、それぞれのアンダーカット部分に前記絶縁物を充填する、請求項１２に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁物を有機系絶縁膜で形成する、請求項１４又は１５に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記絶縁物の周辺に前記エミッタ電極側の前記ベース層の表面を部分的に露出させ、この露出面から前記側面にかけて前記ベース電極を形成する、請求項１４又は１５に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記絶縁物に接して前記ベース電極を形成し、かつこのベース電極を前記絶縁物上でベース電極取り出し部にまで延設する、請求項１４又は１５に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記エミッタ電極の直下のエミッタキャップ層及び前記エミッタ層を前記アンダーカ  ット形状に加工する工程と、
このアンダーカット部をレジストで保護する工程と、
前記ベース層を形成した後、この直下の前記コレクタ層を前記アンダーカット形状に  加工する工程と、
前記レジストを除去した後、全面に絶縁物を塗布する工程と、
エッチバックによって、前記ベース層の少なくとも側面が露出するまでエッチングを  行う工程と、
等方性エッチングによって、前記エミッタ層の側面に充填された前記絶縁物に、半導  体層が露出しない程度のサイドエッチを入れる工程と、
ベース電極構成材料を被着した後に、自己整合的にリフトオフすることによって前記  ベース電極を形成する工程と
を有する、請求項１４に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記コレクタ電極の直下のサブコレクタ層及び前記コレクタ層を前記アンダーカット  形状に加工する工程と、
このアンダーカット部をレジストで保護する工程と、
前記ベース層を形成した後、この直下の前記エミッタ層を前記アンダーカット形状に  加工する工程と、
前記レジストを除去した後、全面に絶縁物を塗布する工程と、
エッチバックによって、前記ベース層の少なくとも側面が露出するまでエッチングを  行う工程と、
等方性エッチングによって、前記コレクタ層の側面に充填された前記絶縁物に、半導  体層が露出しない程度のサイドエッチを入れる工程と、
ベース電極構成材料を被着した後に、自己整合的にリフトオフすることによって前記  ベース電極を形成する工程と
を有する、請求項１５に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
少なくとも前記積層体の構成層をインジウムリンに格子整合する半導体で構成する、請求項１１に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記エミッタ層又は前記コレクタ層の辺の方位を、＜０１０＞方向と等価な方向と平行にする、請求項１１に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記積層体をエミッタレッジ構造に形成する、請求項１１に記載のヘテロ接合型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、超高速デジタル集積回路やマイクロ波アナログ集積回路、光信号増幅デバイス等に好適なヘテロ接合型半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エミッタ層にワイドギャップの半導体を用いるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴ（Hetero junction Bipolar Transistor）と称することがある。）は、エミッタ注入効率が高くて電流利得が高いこと、また、高い電流利得を維持しつつベース抵抗を小さくすることができることから、超高速デバイスとして有望なものである。
【０００３】
また、ＨＢＴは、単一電源動作が可能で、低消費電力、高線形性及び高電力密度等の特徴を有するため、携帯電話の電力増幅器用の素子として広く用いられるようになっている。更に、高速動作が可能という特性により、高速光通信向けのデジタルＩＣ用の素子としても用いられている。これらの用途において素子には、高性能は勿論のことであるが、高い信頼性が要求される。
【０００４】
図１６（Ａ）について、ＨＢＴの一例７４ａを説明する（後述の特許文献１を参照）。
【０００５】
このヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ａにおいては、半絶縁性ＧａＡｓ基板（図示せず）上に、ｎ+型ＧａＡｓサブコレクタ層（図示せず）、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層５３、ｐ型ＧａＡｓベース層５４、ｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ層５５、ｎ+型ＧａＡｓエミッタコンタクト層５５ｂ、ベース電極６５及びエミッタ電極６６を積層して形成し、エミッタ層５５、エミッタコンタクト層５５ｂ及びエミッタ電極６６の側面を絶縁膜７０で覆っている。
【０００６】
そして、コレクタ層５３上のベース層に、濃度１×１０20ｃｍ-3のカーボンが添加された真性ベース領域５４ｂが形成されているが、このカーボンは水素によりパッシベーションされるため、正孔濃度は５×１０19ｃｍ-3である。
【０００７】
更に、ベース層周辺の表面部には、同じく濃度１×１０20ｃｍ-3のカーボンが添加された外部ベース領域（ベースコンタクト領域）５４ｃが形成されているが、このカーボンはほぼ１００％活性化しているため、正孔濃度は１×１０20ｃｍ-3になっている。なお、真性ベース領域５４ｂ上にエミッタ層５５がヘテロ結合して形成され、外部ベース領域５４ｃ上に、ベース電極６５がオーミック接触して形成されている。
【０００８】
図１６（Ｂ）には、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの別の例７４ｂが示されている（後述の特許文献２を参照）。
【０００９】
このヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ｂは、半絶縁性ＧａＡｓ基板５１上に、積層されたサブコレクタ層５２、ＧａＡｓコレクタ層５３、ｐ型ＡｌＧａＡｓベース層５４、ｎ型ＡｌＧａＡｓエミッタ層５５、ｎ型ＩｎＧａＡｓエミッタキャップ層７６、エミッタコンタクト層５５ｂ、コレクタ電極６７、ベース電極６５及びエミッタ電極６６が形成されたものである。
【００１０】
そして、非合金型電極材料よりなるエミッタ電極６６がＨＢＴ７４ｂの作製工程の最初の段階で形成され、このエミッタ電極６６に対して、エミッタメサ及びベース電極６５がセルフアライン（自己整合的）に形成され、更に、ベース電極６５に対してベース、コレクタメサがセルフアライン的に形成される。
【００１１】
図１７（Ａ）には、このような構造と同様のエミッタレッジ型のヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ｃを示す。
【００１２】
このヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ｃは、エミッタ層５５の下部が延設され、この延設部上にベース電極６５が形成され、その下部にＰｔ拡散領域（ベースコンタクト）７３が形成されていること以外は、上記のヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ｂとほぼ同様の構造である。
【００１３】
図１７（Ｂ）には、他のヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ｄを示す。
【００１４】
このヘテロ接合型バイポーラトランジスタ７４ｄは、サブコレクタ層５２と、コレクタ層５３と、ベース層５４と、ベース層５４上に堆積したベース電極６５（金属層）とを備えている。ベース電極６５は、下部の半導体層がエッチングされてなる凹部空間６２上に形成された金属エアブリッジ部６１によって、コンタクトパッド６３に向って伸びている。
【００１５】
金属エアブリッジ部６１を作製するには、金属エアブリッジ部６１の下部領域でサブコレクタ層５２を選択的にエッチングする第１の局所エッチングステップと、同じく金属エアブリッジ部６１の下部領域で少なくともコレクタ層５３を選択的にエッチングする第２の局所エッチングステップとによって、空間６２を形成する。
【００１６】
【特許文献１】特開平７−２１１７２９号公報（第５頁左欄１７行〜第５頁右欄６行、図１）
【特許文献２】特開平５−１３６１５９号公報（第４頁右欄１７行〜第６頁左欄９行、図１）
【特許文献３】特開２００１−３０８３２１号公報（第５頁左欄５行〜第５頁左欄１５行、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１６（Ａ）に示すＨＢＴ７４ａ、及び図１６（Ｂ）に示すＨＢＴ７４ｂでは、エミッタ層５５からベース電極６５にかけてのベース層５４の長さを最小にして、ベース層５４の内部抵抗である外部ベース抵抗を減らすために、エミッタ電極６６に自己整合したベース電極６５を形成している。
【００１８】
しかしながら、この場合、ベース電極６５はベース層５４上に形成されるため、ベース電極６５の面積の分だけベース層５４の面積を大きくしなければならず、これによって、ベース層５４とコレクタ層５３との接合によるベース・コレクタ間容量が大きくなって高周波特性が悪化し易くなる。
【００１９】
また、図１７（Ａ）に示すエミッタレッジ構造のＨＢＴ７４ｃにおいては、ベースメタルを合金化することにより形成されたＰｔ拡散領域７３を介して、ベース層５４とベース電極６５とを電気的に接続するが、ベースコンタクト抵抗が増大したり、不安定化し易い。
【００２０】
また、いずれのＨＢＴにおいても、ベース配線のコンタクト部（ベース引き出し部又はベース電極取り出し部）をベース層５４上に設けるが、配線パッド部の確保に面積が必要なため、ベース・コレクタ間容量が更に増大してしまう。これを防ぐために、「信学技報ED99-262,MW99-186,ICD99-237：P23−28」及び図１７（Ｂ）に示すように、ベース電極取り出し部であるコンタクトパッド６３下をメサ構造として空間６２を形成することによって、ベース動作部から分離しているが、空間６２の形成を伴う金属エアブリッジ部６１の形成プロセスが複雑であり、そのプロセス上の制御が難しいなどの問題点がある。
【００２１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベース・コレクタ間容量及びエミッタ・ベース電極間の外部ベース抵抗を共に減少させ、高周波特性等の特性の向上を図ることができる、ヘテロ接合型半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
即ち、本発明は、少なくともコレクタ層とベース層とエミッタ層とからなる積層体を有するヘテロ接合型バイポーラ半導体装置において、前記ベース層の少なくとも側面にベース電極が形成されていることを特徴とする、ヘテロ接合型半導体装置、特にＨＢＴ（以下、同様）に係わるものである。
【００２３】
本発明は又、少なくともコレクタ層とベース層とエミッタ層とからなる積層体を有するヘテロ接合型半導体装置の製造方法において、
少なくともコレクタ層構成材料層とベース層構成材料層とエミッタ層構成材料層とを  積層する工程と、
前記ベース層構成材料層を加工して前記ベース層を形成する工程と、
前記ベース層の少なくとも側面にベース電極を形成する工程と
を有することを特徴とする、ヘテロ接合型半導体装置の製造方法に係わるものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ベース層の少なくとも側面にベース電極を形成しているために、ベース層上にベース電極を形成する場合に比べてベース層の面積を小さくすることができ、ベース層とコレクタ層との接合によるベース・コレクタ間容量を減少させ、更には素子サイズ（チップサイズ）を縮小することができる。
【００２５】
また、エミッタ層とベース電極との間の距離と、ベースコンタクトのためのベース層の側面の面積サイズとの兼ね合いから、ベースコンタクト抵抗を小さく確保することができ、かつ、ベース電極下及びベース引き出し部下ではベース層とコレクタ層との接合が実質的に存在せず、ベース・コレクタ間容量が更に減少することから、高周波特性の向上（ゲイン、遮断周波数、動作効率等の向上）を実現することができる。
【００２６】
しかも、ベース層上（即ち、コレクタ層上）にベース電極が存在しないため、ベース電極材の合金化時にコレクタ層に歪を生じることがなく、ベース・コレクタ間のリークも生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明においては、前記エミッタ層と前記ベース層との接合面から前記ベース層の側面（前記ベース層と前記ベース電極との接触面）までの距離を短くして外部ベース抵抗を低減させるために、前記ベース層をエミッタ電極と同一パターン及びサイズに自己整合的に形成することが望ましい。
【００２８】
また、エミッタキャップ層及び前記エミッタ層と、前記ベース電極との間での電気的短絡又は電流のリークを防止するために、エミッタ電極の直下の前記エミッタキャップ層及び前記エミッタ層が前記エミッタ電極に対してアンダーカット形状をなし、更に、前記ベース層と前記コレクタ層との間の接合容量を減少させ、前記コレクタ層と前記ベース電極との間での電気的短絡又は電流のリークを防止し、ベース電極形成時に前記コレクタ層に歪が生じるのを防止してベース・コレクタ間のリーク電流をなくすために、前記ベース層の直下の前記コレクタ層が前記ベース層に対してアンダーカット形状をなし、それぞれのアンダーカット部分に絶縁物が充填されているのが望ましい。
【００２９】
この場合、前記絶縁物が、良好な被着性（カバレッジ）及び低寄生容量の低誘電率の有機系絶縁膜、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）からなるのが望ましい。
【００３０】
同様に、前記コレクタ電極の直下のサブコレクタ層及び前記コレクタ層が前記コレクタ電極に対してアンダーカット形状をなし、前記ベース層の直下の前記エミッタ層が前記ベース層に対してアンダーカット形状をなし、それぞれのアンダーカット部分に前記絶縁物が充填されているのも望ましい。
【００３１】
また、前記ベース層と前記ベース電極との接触面積を増加させてベースコンタクト抵抗をより低減させるために、前記絶縁物の周辺に前記エミッタ電極側の前記ベース層の表面を部分的に露出させ、この露出面から前記側面にかけて前記ベース電極を形成することができる。
【００３２】
更には、ベース・コレクタ間接合容量を生じさせることなしに前記ベース電極を配線に取り出すために、前記絶縁物に接して前記ベース電極を形成し、かつ、このベース電極を前記絶縁物上でベース電極取り出し部（ベース引き出し部）にまで延設するのが望ましい。
【００３３】
また、ＨＢＴの各構成層間の格子整合を良好に実現するために、少なくとも前記積層体の前記各構成層がインジウムリンに格子整合する半導体で構成されるのが望ましい。
【００３４】
また、前記したアンダーカット形状をサイドエッチによって形成し易くするために、前記エミッタ層又は前記コレクタ層の辺の方位が、＜０１０＞方向と等価な方向と平行であるのが望ましい。
【００３５】
また、前記積層体がエミッタレッジ構造をなしていると、前記ベース層の表面が露出しないため、再結合による特性劣化を防止できる。このようなエミッタレッジ構造においても、前記ベース電極が前記ベース層の側面でコンタクトすることから、エミッタ層を通してのベース電極材料の合金化は不要となり、ベースコンタクトを安定して確実にとることができる。
【００３６】
また、前記したアンダーカット形状を有する場合、
前記エミッタ電極の直下のエミッタキャップ層及び前記エミッタ層を前記アンダーカ  ット形状に加工する工程と、
このアンダーカット部をレジストで保護する工程と、
前記ベース層を形成した後、この直下の前記コレクタ層を前記アンダーカット形状に  加工する工程と、
前記レジストを除去した後、全面に絶縁物を塗布する工程と、
エッチバックによって、前記ベース層の少なくとも側面が露出するまでエッチングを  行う工程と、
等方性エッチングによって、前記エミッタ層の側面に充填された前記絶縁物に、半導  体層が露出しない程度のサイドエッチを入れる工程と、
ベース電極構成材料を被着した後に、自己整合的にリフトオフすることによって前記  ベース電極を形成する工程と
を有するのが望ましい。
【００３７】
或いは、
前記コレクタ電極の直下のサブコレクタ層及び前記コレクタ層を前記アンダーカット  形状に加工する工程と、
このアンダーカット部をレジストで保護する工程と、
前記ベース層を形成した後、この直下の前記エミッタ層を前記アンダーカット形状に  加工する工程と、
前記レジストを除去した後、全面に絶縁物を塗布する工程と、
エッチバックによって、前記ベース層の少なくとも側面が露出するまでエッチングを  行う工程と、
等方性エッチングによって、前記コレクタ層の側面に充填された前記絶縁物に、半導  体層が露出しない程度のサイドエッチを入れる工程と、
ベース電極構成材料を被着した後に、自己整合的にリフトオフすることによって前記  ベース電極を形成する工程と
を有するのが望ましい。
【００３８】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。
【００３９】
第１の実施の形態
図１〜図１２は、本発明の第１の実施の形態を示すものである。
【００４０】
まず、図２のＡ−Ａ’線断面図である図１（Ａ）、及び図２のＢ−Ｂ’線断面図である図１（Ｂ）について、本実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）２４ａの構造を説明する。
【００４１】
例えば、半絶縁性のＩｎＰ基板（基体）１上に、膜厚３００ｎｍ、不純物濃度１×１０19ｃｍ-3のｎ+型ＩｎＧａＡｓサブコレクタ層２と、高耐電圧化のための十分な膜厚３００ｎｍ、不純物濃度１×１０16ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰコレクタ層３と、膜厚５０ｎｍ、不純物濃度３×１０19ｃｍ-3のｐ+型ＩｎＧａＡｓベース層４と、膜厚１００ｎｍ、不純物濃度１×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰエミッタ層５と、膜厚５０ｎｍ、不純物濃度１×１０19ｃｍ-3のｎ+型ＩｎＧａＡｓエミッタキャップ（コンタクト）層６とが順次積層され、それぞれの半導体層上に、コレクタ電極１７、エミッタ電極７、ベース電極１２がそれぞれ設けられている。この構造の各構成層は、インジウムリンに格子整合する半導体から成っている。
【００４２】
そして、エミッタキャップ層６及びエミッタ層５からなるエミッタメサ部は、エミッタ電極７に対してアンダーカット形状に形成されている。ベース層４からなるベースメサ部は、エミッタ電極７と同一パターン及びサイズに自己整合的に（即ち、垂直方向において同一位置に同一パターン及び同一サイズに）形成されている。コレクタ層３はベース層４下にアンダーカット形状に形成されている。
【００４３】
また、エミッタキャップ層６、エミッタ層５及びコレクタ層３の各アンダーカット部には、例えば、低誘電率の有機絶縁膜９Ａ及び９Ｂであるベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）がそれぞれ充填されている。エミッタキャップ層６及びエミッタ層５からなるエミッタ部の側部に充填された有機絶縁膜９Ａはややサイドエッチングされ、ベース層４のエッジ（平面方向端部）においては、側面及び上面の一部が露出しており、この露出部分にベース電極１２がベース層４の側面から上面の一部及び有機絶縁膜９Ｂ上にかけて被着されている。また、サブコレクタ層２上に残した有機絶縁膜９Ｂに窓開けして、コレクタ電極１７が形成されている。
【００４４】
また、図２の平面図に示すように、エミッタ電極７の周りを取り囲むようにベース電極１２が設けられているが、必ずしもその全てを取り囲んでいる必要はない。また、ベース電極１２は、有機絶縁膜９Ｂに接して形成され、かつ有機絶縁膜９Ｂ上でベース引き出し部２３にまで延設されている、また、各配線用として、このベース引き出し部２３上にベースコンタクト（プラグ）２１Ｂが形成され、コレクタ電極１７上にコレクタコンタクト（プラグ）２１Ｃが形成され、エミッタ電極７上にエミッタコンタクト（プラグ）２１Ｅが形成される。
【００４５】
本実施の形態によれば、エミッタ電極７に対して自己整合的（セルフアライン）に形成されたベース層４の少なくとも側面に、即ち、その側面から上面の一部にかけてベース電極１２が形成されているために、ベース層４上にベース電極１２を形成する場合に比べてベース層４の面積を小さくすることができ、ベース層４とコレクタ層３との接合によるベース・コレクタ間容量を減少させ、更には素子サイズ（チップサイズ）を縮小することができる。また、ベース層４の側面から上面の一部にかけてベース電極１２が形成されていることから、ベースコンタクト抵抗を低減させることができる。しかも、ベース層４が自己整合的に形成されているので、エミッタ層５とベース電極１２との間のベース層４の長さを最小にでき、エミッタ層−ベース電極間の抵抗（外部ベース抵抗）を最小にすることができる。
【００４６】
また、エミッタ層５とベース電極１２との間の距離と、ベースコンタクトのためのベース層４の側面の面積サイズとの兼ね合いから、ベースコンタクト抵抗を小さく確保することができ、かつ、ベース電極１２下及びベース引き出し部２３下ではベース層４とコレクタ層３との接合が実質的に存在せず、ベース・コレクタ間容量が更に減少することから、高周波特性の向上（ゲイン、ｆｔ（遮断周波数：ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）及びエミッタ効率等の動作効率の向上）を実現することができる。
【００４７】
しかも、ベース層４上（即ち、コレクタ層３上）にベース電極１２が存在しないため、ベース電極材の合金化時にコレクタ層３に歪を生じることがなく、ベース・コレクタ間のリークも生じない。
【００４８】
更に、ＨＢＴ２４ａは、ベース電極１２も含めて既存の方法で作製することができるために、簡易かつ信頼性良く作製することができる。
【００４９】
次に、図３〜図１２について、ＨＢＴ２０ａの製造方法の一例を説明する。
【００５０】
まず、図３（１）及び図３（２）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に、不純物濃度１×１０19ｃｍ-3のｎ+型ＩｎＧａＡｓサブコレクタ材（サブコレクタ層構成材料層）２ａを化学的気相成長法（ＣＶＤ）によって３００ｎｍの厚さに形成する。
【００５１】
次いで、図３（３）に示すように、サブコレクタ材２ａ上に、不純物濃度１×１０16ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰコレクタ材（コレクタ層構成材料層）３ａをＣＶＤによって３００ｎｍの厚さに形成する。
【００５２】
次いで、図３（４）に示すように、コレクタ材３ａ上に、不純物濃度３×１０19ｃｍ-3のｐ+型ＩｎＧａＡｓベース材（ベース層構成材料層）４ａをＣＶＤによって５０ｎｍの厚さに形成する。
【００５３】
次いで、図３（５）に示すように、ベース材４ａ上に、不純物濃度１×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰエミッタ材（エミッタ層構成材料層）５ａをＣＶＤによって１００ｎｍの厚さに形成する。
【００５４】
次いで、図４（６）に示すように、エミッタ材５ａ上に、不純物濃度１×１０19ｃｍ-3のｎ+型ＩｎＧａＡｓエミッタキャップ材（エミッタキャップ層構成材料層）６ａをＣＶＤによって５０ｎｍの厚さに形成する。
【００５５】
次いで、図４（７）に示すように、エミッタキャップ材６ａ上に、エミッタ電極材（エミッタ電極構成材料層）７ａをＣＶＤによって形成する。
【００５６】
次いで、図４（８）に示すように、エミッタ電極材７ａをエッチング加工することにより、エミッタ電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、各厚さは５０ｎｍ／５０ｎｍ／３００ｎｍ）７をＨＢＴのエピタキシャル構造（（１００）ウェーハ）のエミッタキャップ材６ａ上に形成する。この時に、リフトオフ法を用いるのが簡便である。
【００５７】
次いで、図５（９）及び図５（１０）に示すように、エミッタキャップ材６ａをりん酸と過酸化水素水と水との混合液によりウェットエッチングしてアンダーカット形状に加工し、引き続いて、エミッタ材５ａを塩酸とりん酸との混合液によりウェットエッチングしてアンダーカット形状に加工する。このようにして、エミッタキャップ層６とエミッタ層５とを形成する。
【００５８】
このようにアンダーカット形状に加工することによりエミッタキャップ層６とエミッタ層５との間には段差が生じるが、この段差により、エミッタキャップ層６の側面からエミッタ層５の側面にかけて、後述する有機絶縁膜９Ａを被着し易くなる。
【００５９】
この加工時に、エミッタ材５ａの辺の方向を、＜０１０＞方向と等価な方向と平行にすることによって、特に、エミッタ材５ａにサイドエッチングを大きく入れることができる。また、エミッタキャップ材６ａのサイドエッチ速度は速くないので、オーバーエッチングの時間により各アンダーカット形状を調整することができる。
【００６０】
次いで、図５（１１）及び図５（１２）に示すように、ベース材４ａ上の全面にレジスト８を塗布し、全面露光する。これにより、エミッタ電極７がマスクとして作用し、現像処理によってエミッタキャップ層６及びエミッタ層５のアンダーカット部にのみレジスト８が残るようにする。
【００６１】
次いで、図６（１３）及び図６（１４）に示すように、ベース材４ａをりん酸と過酸化水素水と水との混合液によりウェットエッチングし、引き続いて、コレクタ材３ａを塩酸とりん酸との混合液によりウェットエッチングしてアンダーカット形状に加工する。このようにして、ベース層４及びコレクタ層３を形成する。
【００６２】
この時も、コレクタ材２ａの方向が＜０１０＞方向と等価な方向と平行なため、コレクタ材２ａにはサイドエッチングが大きく入る。
【００６３】
このようにアンダーカット形状に加工することにより、ベース層４とコレクタ層３との接合面積を減少させて、ベース層４とコレクタ層３との間に生じる接合容量を減少させることができ、高周波特性を改善することができる。また、コレクタ層３の端部の絶縁保護を十分に行え、コレクタ層３とベース電極１２との電気的短絡を防止することができる。
【００６４】
次いで、図６（１５）に示すように、レジスト８を除去したのち、コレクタ材２ａ上の全面に有機絶縁材（例えば、ＢＣＢ：ベンゾシクロブテン）を塗布し、硬化させて平坦化する。
【００６５】
次いで、図７（１６）及び図７（１７）に示すように、有機絶縁材９ａを、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により部分的にエッチバックする。このエッチバックは、２段階エッチングで行うことができる。
【００６６】
例えば、第１段階として、図７（１６）に示すように、エミッタ電極７の側面の延長線に沿ってベース層４の側面の一部が露出するまでＲＩＥによる異方性エッチングを行う。第２段階として、図７（１７）に示すように、通常の等方性エッチングを行うことにより、エミッタキャップ層６及びエミッタ層５の側面の有機絶縁材９ａにサイドエッチを入れて有機絶縁膜９Ａを形成すると共に、ベース層４の側面が完全に露出したところで等方性エッチングを止めることによって、ベース層４の下の有機絶縁材９ａにサイドエッチが入らないようにする。
【００６７】
また、ＲＩＥを用いる別の方法における第１段階として、ベース層４の側面の一部が露出するまでの間は、ある程度の等方性成分をもったエッチングを行い、エミッタキャップ層６及びエミッタ層５の側面の有機絶縁材９ａにサイドエッチを入れて有機絶縁膜９Ａを形成する。第２段階として、ベース層４の側面の一部が露出した後は、異方性エッチングを行い、ベース層４の下の有機絶縁材９ａにサイドエッチが入らないように、ベース層４の側面が完全に露出したところでエッチングを止めるのが望ましい。
【００６８】
この有機絶縁膜９Ａは、アンダーカット部に被着されるので、エミッタキャップ層６及びエミッタ層５とベース電極１２との間の電流のリークを防止することができる。
【００６９】
次いで、図７（１８）〜図９（２２）に示すように、ベース電極１２をリフトオフするためのレジストパターンを形成し、ベース電極材（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、各厚さは５０ｎｍ／５０ｎｍ／２００ｎｍ）１２ａを蒸着し、リフトオフによってベース電極１２を形成する。
【００７０】
即ち、先ず、図７（１８）に示すように、エミッタ電極７等を覆うようにして、有機絶縁材９ａ上にレジスト１０を形成し、その上に別のレジスト１１を形成する。
【００７１】
次いで、図８（１９）に示すように、レジスト１１を露光し、現像液で現像して、開口部１４ａを形成する。
【００７２】
次いで、図８（２０）に示すように、レジスト１１の現像で用いた現像液でレジスト１０を等方的にオーバー現像することにより、開口部１４ａに対して段差の設けられた開口部１４ｂを形成する。この開口部１４ａと開口部１４ｂとは互いに連通して一体化された開口部をなしており、レジスト１１の側面とレジスト１０の側面との間、及びエミッタ電極７の側面と有機絶縁膜９Ａの側面との間に、それぞれ段差（庇部）を設ける。
【００７３】
次いで、図８（２１）に示すように、開口部１４ａ及び開口部１４ｂを通してレジスト１１上の全方向から、ベース電極材１２ａを真空蒸着してベース電極１２を形成する。この蒸着においては、ベース層４の側面にベース電極材１２ａが十分に蒸着するように、垂直及び斜め成分をもった全方向蒸着を行うが、これによって、ベース層４の上面の一部から側面を経て有機絶縁材９ａ上にかけて、ベース電極１２を選択的に形成することができる。なお、必ずしもベース層４の上面の一部にかけてベース電極１２が形成されなくてもよく、ベース層４の側面のみに形成されてもよい。
【００７４】
この時に、レジスト１１の側面とレジスト１０の側面との間、及びエミッタ電極７の側面と有機絶縁膜９Ａの側面との間にそれぞれ段差（庇部）を設けてあるために、これらの段差が存在しない場合に図中に破線で示すようにベース電極材１２ａが被着してエミッタ電極７とベース電極１２とが電気的に短絡してしまうことを防止できる。
【００７５】
次いで、図９（２２）に示すように、レジスト１０、レジスト１１及びこれ等の上に蒸着したベース電極材１２ａをリフトオフにより除去して、ベース電極１２を選択的に残す。エミッタ電極７上のベース電極材１２ａは除去してもよいが、そのまま残しても差し支えない。
【００７６】
次いで、図９（２３）に示すように、全面を覆うようにして、有機絶縁材９ａ上にレジスト１３、更には別のレジスト１６を形成する。
【００７７】
次いで、図９（２４）に示すように、レジスト１６を露光し、現像液で現像して、開口部１５ａを形成する。次いで、レジスト１６の現像で用いた現像液でレジスト１３を等方的にオーバー現像することにより、開口部１５ａに対して段差の設けられた開口部１５ｂを形成することができる。この開口部１５ａと開口部１５ｂとは互いに連通して一体化された開口部をなしており、レジスト１６の側面とレジスト１３の側面との間に段差（庇部）を設ける。
【００７８】
次いで、図１０（２５）に示すように、開口部１５ｂと同じ形状及びサイズの開口部１５ｃをエッチングにより有機絶縁材９ａに形成する。
【００７９】
次いで、図１０（２６）に示すように、レジスト１６及び１３をマスクにして、開口部１５ａ及び開口部１５ｂを通して上記したと同様の全方向蒸着によって、コレクタ電極材を選択的に蒸着することによって、コレクタ電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、各厚さは５０ｎｍ／５０ｎｍ／３００ｎｍ）１７を形成する。このようにして、開口部１５ｃ内にコレクタ電極１７を形成する。
【００８０】
この時に、レジスト１６の側面とレジスト１３の側面との間に段差（庇部）を設けてあるために、コレクタ電極材がレジスト側面（内壁面）に被着せず、次のリフトオフ後の残渣をなくし、この残渣による電極間の短絡を防止することができる。
【００８１】
次いで、図１１（２７）に示すように、レジスト１６、レジスト１３及びこれ等の上に蒸着したコレクタ電極材をリフトオフにより除去する。
【００８２】
次いで、図１１（２８）に示すように、全面を覆うようにして、有機絶縁膜９ａ上にＢＣＢからなる有機絶縁材１９を形成する。その後に、ベース電極引き出し部２３（図２参照）上、エミッタ電極７上及びコレクタ電極１７上に開口部（コンタクトホール）１８を形成する。
【００８３】
次いで、図１２（２９）に示すように、各開口部１８にプラグ材を有機絶縁層１９の表面高さまで充填して、コレクタ電極１７上にコレクタコンタクト（プラグ）２１Ｃを形成し、エミッタ電極１７上にエミッタコンタクト（プラグ）２１Ｅを形成し、ベース引き出し部２３上にベースコンタクト（プラグ）２１Ｂを形成する。
【００８４】
次いで、図１２（３０）に示すように、コレクタコンタクト（プラグ）２１Ｃ上、エミエミッタコンタクト（プラグ）２１Ｅ上、及びベースコンタクト（プラグ）２１Ｂ上にそれぞれ配線２２を形成して、ＨＢＴ２４ａの作製工程を終了する。
【００８５】
この製造方法によれば、ベース電極１２の形成も含めて既存の工程を適用するだけで容易かつ信頼性良くＨＢＴを作製することができる。
【００８６】
第２の実施の形態
図１３は、本発明の第２の実施の形態を示すものである。
【００８７】
本実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）２４ｂの構造によれば、ベース層４の側面に沿って有機絶縁膜９Ｂの厚さの一部がエッチング除去されており、ベース層４の上面の一部からベース層４の側面、有機絶縁膜９Ｂの垂直面及び底面にかけて連続してベース電極１２が設けられていること以外は、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００８８】
即ち、上述した第１の実施の形態において、図７（１７）に示したエッチバックの制御が比較的困難であるために、コレクタ層３の側部に設けられた有機絶縁材９ａは、コレクタ層３の表面以下の位置までオーバーエッチされることがある。本実施の形態は、こうした実際の作製工程における実情に即した構造としたものである。
【００８９】
その他、本実施の形態においては、上述した第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００９０】
第３の実施の形態
図１４は、本発明の第３の実施の形態を示すものである。
【００９１】
本実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）２４ｃはコレクタアップ構造であること以外は、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００９２】
本実施の形態においては、上述した第１の実施の形態と比べて、エミッタ電極７〜コレクタ電極１７までの各構成層の配置が上下で入れ替わっており、コレクタ電極１７の直下のサブコレクタ層２及びコレクタ層３をアンダーカット形状に加工する工程と、このアンダーカット部をレジストで保護する工程と、ベース層４を形成した後、この直下のエミッタ層５をアンダーカット形状に加工する工程と、レジストを除去した後、全面に有機絶縁材を塗布する工程と、エッチバックによりベース層４の少なくとも側面が露出するまでエッチングを行う工程と、等方性エッチングによって、コレクタ層３の側面に充填された有機絶縁膜９Ａに、エミッタキャップ層６とエミッタ層５とが露出しない程度のサイドエッチを入れる工程と、ベース電極材１２ａを被着した後に、自己整合的にリフトオフすることによってベース電極１２を選択的に形成する工程とを、上述した第１の実施の形態で述べたと同様に行う。
【００９３】
その他、本実施の形態においては、上述した第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００９４】
第４の実施の形態
図１５は、本発明の第４の実施の形態を示すものである。
【００９５】
図１５に示すように、本実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）２４ｄの構造によれば、ベース層４の上面全体にエミッタ層５が配置されたエミッタレッジ構造をなしており、エミッタ層５の上面の一部及び側面からベース層４の側面及び有機絶縁膜９Ｂの上面にかけて連続してベース電極１２が選択的に設けられていること以外は、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００９６】
本実施の形態によれば、ベース層４の上面全体がエミッタ層５で覆われており、エミッタ層５上にベース電極１２を配置する必要なしに、ベース層４の側面を介してベース層４とベース電極１２とを電気的に接続することができる。これにより、エミッタレッジ構造において、ベースコンタクト抵抗を増大させることなく、ベース電極材の合金化によるベースコンタクトの増大や不安定性、更にはコレクタ層の歪の発生を防止することができ、エミッタレッジ構造にとって有利となる。
【００９７】
その他、本実施の形態においては、上述した第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００９８】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００９９】
例えば、ベース電極１２の形状、位置及び大きさ等については、ベース電極１２がベース層４の側面と接しているならば、自在に変更することができる。
【０１００】
また、ベース層４は、エミッタ電極と同一パターン及びサイズに自己整合的に形成するのがよいが、別のマスクを用いてパターニングしてもよい。このときも、エミッタ層とベース電極との間の距離と、ベースコンタクトのためのベース層の側面の面積サイズとの兼ね合いから、ベースコンタクト抵抗を小さく確保することができる。ベースコンタクト抵抗及び接合容量を抑制することができれば、ベース層４のサイズ及び大きさを自在に変更してもよい。
【０１０１】
また、各コンタクト（プラグ）２１Ｅ、２１Ｂ及び２１Ｃとそれに接続するそれぞれの配線２２とは、一体化して設けられてもよい。その他、各構成層の層構成、材質等、形成方法も変更してよい。各層間、例えばベース・コレクタ間にグレーデッド層を設けてよいが、これは上述した例の場合にはｐ型とした方がコレクタ層のエッチング均一性が良くなる（但し、ｎ型でも差支えない）。また、ベース電極の蒸着前に、ダメージ層を除去するために半導体層のライトエッチングを行ってもよい。
【０１０２】
本発明は、ＨＢＴに適用するのが望ましいが、同様の構造を用いてダイオード等の他の機能の半導体装置に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明のヘテロ接合型半導体装置及びその製造方法は、超高速デジタル集積回路やマイクロ波アナログ集積回路、光信号増幅デバイス等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの図２のＡ―Ａ’線断面図（Ａ）及びＢ―Ｂ’線断面図（Ｂ）である。
【図２】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの平面図である。
【図３】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図４】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図５】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図６】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図７】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図８】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図９】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図１０】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図１１】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図１２】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの作製工程を順次示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの断面図である。
【図１６】従来例によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの一例を示す断面図（Ａ）及び別の例を示す断面図（Ｂ）である。
【図１７】同、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの別の例を示す断面図（Ａ）及び更に別の例を示す断面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…基板、２ａ…サブコレクタ材、２…サブコレクタ層、３ａ…コレクタ材、
３…コレクタ層、４ａ…ベース材、４…ベース層、５ａ…エミッタ材、５…エミッタ層、６ａ…エミッタキャップ材、６…エミッタキャップ層、７ａ…エミッタ電極材、
７…エミッタ電極、８…レジスト、９ａ…有機絶縁材、９Ａ、９Ｂ…有機絶縁膜、
１０、１１、１３、１６…レジスト、
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１８…開口部、１２ａベース電極材、
１２…ベース電極、１７…コレクタ電極、１９…有機絶縁層、
２１Ｂ…ベースコンタクト（プラグ）、２１Ｃ…コレクタコンタクト（プラグ）、
２１Ｅ…エミッタコンタクト（プラグ）、２２…配線、２３…ベース引き出し部、
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ…ヘテロ接合型バイポーラトランジスタ
【図１】
2006344884.tif 000003
【図２】
2006344884.tif 000004
【図３】
2006344884.tif 000005
【図４】
2006344884.tif 000006
【図５】
2006344884.tif 000007
【図６】
2006344884.tif 000008
【図７】
2006344884.tif 000009
【図８】
2006344884.tif 000010
【図９】
2006344884.tif 000011
【図１０】
2006344884.tif 000012
【図１１】
2006344884.tif 000013
【図１２】
2006344884.tif 000014
【図１３】
2006344884.tif 000015
【図１４】
2006344884.tif 000016
【図１５】
2006344884.tif 000017
【図１６】
2006344884.tif 000018
【図１７】
2006344884.tif 000019